Caractérisation minéralogique, évolution microstructurale et comportement environnemental de remblais miniers cimentés en pâte = Mineralogical Characterization, Microstructural Evolution and Environmental Behaviour of Mine Cemented Paste Backfills.

Les activités de concentration des minéraux métalliques et des métaux précieux produisent des quantités importantes de résidus miniers ayant un potentiel de génération de drainage minier acide (DMA). Un moyen de gestion des résidus miniers consiste à fabriquer un matériau appelé le remblai cimenté en pâte (RCP). Le RCP est un mélange de résidus miniers, de liant hydraulique et d’eau dont le pourcentage solide est compris entre 70 et 85%. Le RCP est acheminé sous terre afin de remplir les chantiers exploités et ainsi servir de soutènement pour l’extraction efficace du gisement. Cette activité permet aussi le retour sous terre d’une proportion importante de résidus miniers. Historiquement, les travaux réalisés sur les RCP ont été principalement dédiés à l’optimisation des types et des proportions de ciment et d’eau afin d’améliorer la résistance mécanique. Étant donné l’impact important de la minéralogie des résidus miniers sur cette résistance, l’application des solutions proposées est souvent limitée à un site donné. Dans les dernières années, l’utilisation croissante du RCP, les modifications aux législations qui pointent à l’horizon et la mise sur pied de groupes de recherche voués aux problèmes associés à la gestion des résidus miniers ont cependant changé cette vision. En effet, les chercheurs ont commencé à s’intéresser à d’autres aspects des RCP tels que la minéralogie, l’évolution des propriétés hydriques et microstructurales et la capacité de stabilisation des contaminants pour n’en nommer que quelques uns. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse s’inscrivent à l’intérieur de ces efforts de la communauté scientifique pour la gestion intégrée des résidus miniers. Les objectifs de la thèse sont : i) une meilleure compréhension du RCP en étudiant les phénomènes fondamentaux à la base du gain de résistance mécanique, tel que l’évolution de la minéralogie et son impact sur la microstructure, et ii) établir des liens entre les aspects microstructuraux et minéralogiques préalablement étudiés et le comportement environnemental des remblais sulfureux potentiellement générateurs d’acide. Les chapitres de développement de la thèse sont au nombre de quatre. Les deux premiers mettent en lumière des travaux sur la structure des pores des RCP, le troisième traite de la minéralogie des RCP en lien avec les processus de cimentation et le dernier présente une étude sur la réactivité d’un RCP en chantier. L’évolution de la porosité et de la structure des pores a été étudiée par porosimétrie au mercure (MIP) et par l’analyse d’images issues de la microscopie électronique à balayage en mode électrons rétrodiffusés (SEM-IA). Ces travaux ont été effectués sur des échantillons fabriqués à partir d’une poudre de silice ayant une granulométrie similaire aux résidus miniers. Pour tous les échantillons, trois liants hydrauliques (ciment Portland de type 10 (T10), T10 additionné de 30% de cendre volante (CV) de type C et T10 additionné de 80% de laitier de haut-fourneau (LHF)) et trois types d’eau de gâchage (une eau pure et deux eaux en provenance des épaississeurs à résidus de deux mines) ont été utilisés. Les résultats obtenus avec la technique MIP ont montré une diminution de la dimension des pores avec le temps. Cependant, la porosité totale évaluée avec cette technique est demeurée pratiquement constante durant les 92 jours de cure. Les changements microstructuraux observés peuvent s’expliquer par l’hydratation des liants utilisés et la précipitation de sulfates. Ceci a occasionné une augmentation de la résistance en compression simple de tous les échantillons pendant la période d’essai. Une équation générale reliant la courbe de distribution des pores évaluée au MIP et la résistance en compression a été proposée. Les résultats SEM-IA ont permis de déceler une baisse de la porosité totale des échantillons dans le temps, ce qui est contraire aux résultats MIP. Dans le but d’estimer la taille des pores et la tortuosité des RCP, des algorithmes de traitement des images ont été développés. Ces analyses indiquent qu’un raffinement de la porosité s’opère dans le temps. Par ailleurs, le comportement du liant à base de LHF est atypique par rapport aux deux autres liants utilisés. Les échantillons fabriqués avec le mélange T10:LHF montre la porosité la plus fine et une résistance mécanique plus élevée. L’étude porosimétrie des RCP indique aussi une augmentation de résistance induite par les sulfates introduits dans les mélanges à partir des eaux de mine. La phase solide du RCP (principalement du point de vue minéralogique) et son influence sur la structure du matériau ont été étudiées sur des échantillons similaires à ceux décrits ci-dessus. L’évolution des phases cimentaires a été suivie par thermogravimétrie et par mesure des flux de chaleur. Ces techniques ont aussi été appuyées par le développement d’un logiciel de cartographie minéralogique par traitement des images rayon X en mode point en provenance du MEB (SEM-XMAP). L’utilisation de SEM-XMAP dans le contexte des RCP (faible quantité de ciment et forte proportion d’eau) a favorisé la visualisation de la distribution des phases cimentaires dans un RCP. Les principaux résultats de l’étude montrent que les minéraux occasionnant la cimentation des RCP sont similaires à ceux retrouvés dans les matériaux tels que les pâtes de ciment et les mortiers. Un effet pouzzolanique est également noté dans les mélanges incluant des CV et des LHF. Ces résultats montrent aussi que malgré un rapport eau sur ciment élevé, une fraction des liants (principalement les CV et LHF) ne s’est pas hydratée même après 180 jours de cure. Par ailleurs, le gain de résistance mécanique semble avoir été favorisé par la précipitation de sulfates et par l’utilisation d’une eau sulfatée et acide qui a permis une meilleure dissolution et hydratation du ciment et des ajouts minéraux. L’étude sur la réactivité d’un RCP sulfureux en chantier a révélé que la consommation d’oxygène a diminué rapidement et s’est stabilisée à environ 0,2 mol O2/m2/jour 14 jours après la mise en contact du remblai avec l’air. Cette diminution de consommation d’oxygène est attribuée à la création d’une couche protectrice d’oxydation de 200 à 400 μm d’épaisseur ayant une porosité plus faible que le RCP non-oxydé en raison de la précipitation de minéraux secondaires. Cette baisse de réactivité est aussi attribuée à un degré de saturation élevé du RCP et à la formation d’une couche calcique autour des grains de pyrite de la couche d’oxydation qui réduit leur réactivité. Les techniques d’analyse minéralogique utilisées n’ont pas permis l’identification de sulfates secondaires dans le RCP de cette mine. Par contre, l’analyse de l’eau des pores obtenue par extraction sous presse a révélé de fortes concentrations en soufre et un pH supérieur à 9 tout au long de la période d’essai de 80 jours. Ainsi, malgré une proportion de sulfure inclus dans le RCP d’environ 53% et des conditions favorables à l’oxydation, le soufre n’a pas massivement précipité sous forme de sulfate. Cette thèse a permis de mieux comprendre les mécanismes d’hydratation des liants dans les remblais cimentés en pâte et d’apprécier les changements microstructuraux associés. Considérant que les connaissances des propriétés microstructurales sont essentielles pour comprendre et prédire le comportement d’un matériau poreux, les méthodes originales développées et adaptées pour qualifier et quantifier l’évolution et la nature de la microstructure du matériau dans le temps favoriseront la compréhension des comportements mécaniques et environnementaux des RCP. Cette thèse a également permis d’établir que l’utilisation du RCP limite significativement la génération de DMA

Food Supply and the Annual Timing of Avian Reproduction

Avian breeding generally coincides with seasonal peaks in food supply, but detailed studies suggest that birds may breed on either the rising or the declining slopes of food availability. Nonetheless, a seasonal decline in clutch size appears general in single-brooded altricial species, except those laying only one or two eggs. Surplus-feeding experiments suggest that food in spring affects laying date and thereby clutch size in those species in which there is a decline. Survival indices for offspring, both in the nest and after fledging, generally decline with the progress of season. These effects of date of birth can be summarized in the reproductive value of eggs as a function of date of laying. It is shown that with constraints on parental investment, optimal clutch sizes should decline with season when egg reproductive value declines, independent on the nature of the constraining and proximate control mechanisms. Experimental approaches outlined to evaluate the theory, include brood-size reduction, selection experiments, and release of birds reared in captivity on different dates

Lignin biomarkers as tracers of mercury sources in lakes water column

This study presents the role of specific terrigenous organic compounds as important vectors of mercury (Hg) transported from watersheds to lakes of the Canadian boreal forest. In order to differentiate the autochthonous from the allochthonous organic matter (OM), lignin derived biomarker signatures [Lambda, S/V, C/V, P/(V ? S), 3,5-Bd/V and (Ad/Al)v] were used. Since lignin is exclusively produced by terrigenous plants, this approach can give a non equivocal picture of the watershed inputs to the lakes. Moreover, it allows a characterization of the source of OM and its state of degradation. The water column of six lakes from the Canadian Shield was sampled monthly between June and September 2005. Lake total dissolved Hg concentrations and Lambda were positively correlated, meaning that Hg and ligneous inputs are linked (dissolved OM r2 = 0.62, p\0.0001; particulate OM r2 = 0.76, p\0.0001). Ratios of P/(V ? S) and 3,5-Bd/V from both dissolved OM and particulate OM of the water column suggest an inverse relationship between the progressive state of pedogenesis and maturation of the OM in soil before entering the lake, and the Hg concentrations in the water column. No relation was found between Hg levels in the lakes and the watershed flora composition—angiosperm versus gymnosperm or woody versus non-woody compounds. This study has significant implications for watershed management of ecosystems since limiting fresh terrestrial OM inputs should reduce Hg inputs to the aquatic systems. This is particularly the case for largescale land-use impacts, such as deforestation, agriculture and urbanization, associated to large quantities of soil OM being transferred to aquatic systems

Argo data 1999-2019: two million temperature-salinity profiles and subsurface velocity observations from a global array of profiling floats.

© The Author(s), 2020. This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License. The definitive version was published in Wong, A. P. S., Wijffels, S. E., Riser, S. C., Pouliquen, S., Hosoda, S., Roemmich, D., Gilson, J., Johnson, G. C., Martini, K., Murphy, D. J., Scanderbeg, M., Bhaskar, T. V. S. U., Buck, J. J. H., Merceur, F., Carval, T., Maze, G., Cabanes, C., Andre, X., Poffa, N., Yashayaev, I., Barker, P. M., Guinehut, S., Belbeoch, M., Ignaszewski, M., Baringer, M. O., Schmid, C., Lyman, J. M., McTaggart, K. E., Purkey, S. G., Zilberman, N., Alkire, M. B., Swift, D., Owens, W. B., Jayne, S. R., Hersh, C., Robbins, P., West-Mack, D., Bahr, F., Yoshida, S., Sutton, P. J. H., Cancouet, R., Coatanoan, C., Dobbler, D., Juan, A. G., Gourrion, J., Kolodziejczyk, N., Bernard, V., Bourles, B., Claustre, H., D'Ortenzio, F., Le Reste, S., Le Traon, P., Rannou, J., Saout-Grit, C., Speich, S., Thierry, V., Verbrugge, N., Angel-Benavides, I. M., Klein, B., Notarstefano, G., Poulain, P., Velez-Belchi, P., Suga, T., Ando, K., Iwasaska, N., Kobayashi, T., Masuda, S., Oka, E., Sato, K., Nakamura, T., Sato, K., Takatsuki, Y., Yoshida, T., Cowley, R., Lovell, J. L., Oke, P. R., van Wijk, E. M., Carse, F., Donnelly, M., Gould, W. J., Gowers, K., King, B. A., Loch, S. G., Mowat, M., Turton, J., Rama Rao, E. P., Ravichandran, M., Freeland, H. J., Gaboury, I., Gilbert, D., Greenan, B. J. W., Ouellet, M., Ross, T., Tran, A., Dong, M., Liu, Z., Xu, J., Kang, K., Jo, H., Kim, S., & Park, H. Argo data 1999-2019: two million temperature-salinity profiles and subsurface velocity observations from a global array of profiling floats. Frontiers in Marine Science, 7, (2020): 700, doi:10.3389/fmars.2020.00700.In the past two decades, the Argo Program has collected, processed, and distributed over two million vertical profiles of temperature and salinity from the upper two kilometers of the global ocean. A similar number of subsurface velocity observations near 1,000 dbar have also been collected. This paper recounts the history of the global Argo Program, from its aspiration arising out of the World Ocean Circulation Experiment, to the development and implementation of its instrumentation and telecommunication systems, and the various technical problems encountered. We describe the Argo data system and its quality control procedures, and the gradual changes in the vertical resolution and spatial coverage of Argo data from 1999 to 2019. The accuracies of the float data have been assessed by comparison with high-quality shipboard measurements, and are concluded to be 0.002°C for temperature, 2.4 dbar for pressure, and 0.01 PSS-78 for salinity, after delayed-mode adjustments. Finally, the challenges faced by the vision of an expanding Argo Program beyond 2020 are discussed.AW, SR, and other scientists at the University of Washington (UW) were supported by the US Argo Program through the NOAA Grant NA15OAR4320063 to the Joint Institute for the Study of the Atmosphere and Ocean (JISAO) at the UW. SW and other scientists at the Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) were supported by the US Argo Program through the NOAA Grant NA19OAR4320074 (CINAR/WHOI Argo). The Scripps Institution of Oceanography's role in Argo was supported by the US Argo Program through the NOAA Grant NA15OAR4320071 (CIMEC). Euro-Argo scientists were supported by the Monitoring the Oceans and Climate Change with Argo (MOCCA) project, under the Grant Agreement EASME/EMFF/2015/1.2.1.1/SI2.709624 for the European Commission

The seeds of divergence: the economy of French North America, 1688 to 1760

Generally, Canada has been ignored in the literature on the colonial origins of divergence with most of the attention going to the United States. Late nineteenth century estimates of income per capita show that Canada was relatively poorer than the United States and that within Canada, the French and Catholic population of Quebec was considerably poorer. Was this gap long standing? Some evidence has been advanced for earlier periods, but it is quite limited and not well-suited for comparison with other societies. This thesis aims to contribute both to Canadian economic history and to comparative work on inequality across nations during the early modern period. With the use of novel prices and wages from Quebec—which was then the largest settlement in Canada and under French rule—a price index, a series of real wages and a measurement of Gross Domestic Product (GDP) are constructed. They are used to shed light both on the course of economic development until the French were defeated by the British in 1760 and on standards of living in that colony relative to the mother country, France, as well as the American colonies. The work is divided into three components. The first component relates to the construction of a price index. The absence of such an index has been a thorn in the side of Canadian historians as it has limited the ability of historians to obtain real values of wages, output and living standards. This index shows that prices did not follow any trend and remained at a stable level. However, there were episodes of wide swings—mostly due to wars and the monetary experiment of playing card money. The creation of this index lays the foundation of the next component. The second component constructs a standardized real wage series in the form of welfare ratios (a consumption basket divided by nominal wage rate multiplied by length of work year) to compare Canada with France, England and Colonial America. Two measures are derived. The first relies on a “bare bones” definition of consumption with a large share of land-intensive goods. This measure indicates that Canada was poorer than England and Colonial America and not appreciably richer than France. However, this measure overestimates the relative position of Canada to the Old World because of the strong presence of land-intensive goods. A second measure is created using a “respectable” definition of consumption in which the basket includes a larger share of manufactured goods and capital-intensive goods. This second basket better reflects differences in living standards since the abundance of land in Canada (and Colonial America) made it easy to achieve bare subsistence, but the scarcity of capital and skilled labor made the consumption of luxuries and manufactured goods (clothing, lighting, imported goods) highly expensive. With this measure, the advantage of New France over France evaporates and turns slightly negative. In comparison with Britain and Colonial America, the gap widens appreciably. This element is the most important for future research. By showing a reversal because of a shift to a different type of basket, it shows that Old World and New World comparisons are very sensitive to how we measure the cost of living. Furthermore, there are no sustained improvements in living standards over the period regardless of the measure used. Gaps in living standards observed later in the nineteenth century existed as far back as the seventeenth century. In a wider American perspective that includes the Spanish colonies, Canada fares better. The third component computes a new series for Gross Domestic Product (GDP). This is to avoid problems associated with using real wages in the form of welfare ratios which assume a constant labor supply. This assumption is hard to defend in the case of Colonial Canada as there were many signs of increasing industriousness during the eighteenth and nineteenth centuries. The GDP series suggest no long-run trend in living standards (from 1688 to circa 1765). The long peace era of 1713 to 1740 was marked by modest economic growth which offset a steady decline that had started in 1688, but by 1760 (as a result of constant warfare) living standards had sunk below their 1688 levels. These developments are accompanied by observations that suggest that other indicators of living standard declined. The flat-lining of incomes is accompanied by substantial increases in the amount of time worked, rising mortality and rising infant mortality. In addition, comparisons of incomes with the American colonies confirm the results obtained with wages— Canada was considerably poorer. At the end, a long conclusion is provides an exploratory discussion of why Canada would have diverged early on. In structural terms, it is argued that the French colony was plagued by the problem of a small population which prohibited the existence of scale effects. In combination with the fact that it was dispersed throughout the territory, the small population of New France limited the scope for specialization and economies of scale. However, this problem was in part created, and in part aggravated, by institutional factors like seigneurial tenure. The colonial origins of French America’s divergence from the rest of North America are thus partly institutional